Ćelija koju ne vidimo golim okom nosi zapis veličine pristojne digitalne datoteke. Kada se DNK jednog spermatozoida “prevede“ u računarski jezik, dobija se podatak od oko 750 megabajta. Kada se taj broj pomnoži sa milionima ćelija, dobijaju se cifre kakve inače srećemo u svetu serverskih centara. Ali iza spektakularne računice krije se važno pojašnjenje,reč je o slikovitom poređenju, a ne o stvarnoj biblioteci jedinstvenih sadržaja.
Kako se DNK pretvara u megabajte
Računica je jednostavna. DNK se zapisuje sa četiri “slova“ (A, C, G i T), a svako od njih može se predstaviti sa dva bita. Prema jednom patentnom opisu, tri milijarde baznih parova predstavljenih dvobitnim kodom zahtevaju oko tri gigabajta prostora, kada se računa ceo ljudski genom, dakle dva kompleta hromozoma. Magazin MIT Technology Review pisao je da se svaki od 3,2 milijarde parova u genomu može kodirati sa dva bita, što daje oko 800 megabajta za ceo genom.
Jedan spermatozoid nosi samo jedan komplet, i to od 23 hromozoma, odnosno otprilike polovinu ukupne genetske građe obične telesne ćelije. Zato se i dobija cifra oko 750 megabajta. Ona zavisi od toga koliko se tačno baznih parova uzme u obzir.
Koliko je zapravo “dugačak“ ljudski genom
Tačan broj dugo je bio otvoreno pitanje. Prvi nacrt ljudskog genoma, završen 2003, pokrivao je oko 92 odsto genetskog plana. Tek 2022. konzorcijum T2T (Telomere-to-Telomere), koji su između ostalih predvodili stručnjaci Nacionalnog instituta za istraživanje ljudskog genoma (NHGRI) i Univerziteta Kalifornije u Santa Kruzu, objavio je u časopisu Science prvu potpunu, bez praznina, sekvencu ljudskog genoma. Njena dužina iznosi 3,055 milijardi baznih parova. Drugim rečima, jedan komplet hromozoma, pomnožen sa dva bita po slovu, daje nešto više od šest milijardi bitova, što je u skladu sa procenom od oko 750 do 800 megabajta.
Radi poređenja, kada se genom sekvencira u laboratoriji, uobičajeno se čuva oko 100 gigabajta podataka, jer se pored samih slova beleže dodatne informacije i svaki deo se očitava više puta radi provere.
Od jedne ćelije do milionâ
Koliko ima spermatozoida? Prema referentnim vrednostima Svetske zdravstvene organizacije iz 2021. godine, donja granica uobičajenog nalaza iznosi 16 miliona spermatozoida po mililitru, odnosno 39 miliona u jednoj ejakulaciji. U studijama muškaraca čije su partnerke zatrudnele u roku od godinu dana, srednja vrednost ukupnog broja bila je oko 210 miliona, a kod nekih ispitanika je prelazila 700 miliona.
Ako bi se 210 miliona ćelija pomnožilo sa oko 760 megabajta, dobilo bi se oko 160.000 terabajta, što je više nego što većina računarskih sistema ikada čuva. Slične računice mogu se naći i na internetu: jedan novozelandski studentski list procenio je količinu na 220.000 terabajta, a jedan forum na 135.000. Razlike potiču od različito uzetog broja ćelija, a sve govore isto: reč je o enormnim brojkama.
Zašto to ipak nije “ogromna biblioteka“
Ovde dolazi najvažniji deo priče. Sav taj „sadržaj“ u najvećoj meri je ponavljanje. Svaki spermatozoid nosi varijantu istog ljudskog genoma, a ne potpuno novu knjigu. Kako je jedan novozelandski list slikovito zapisao, to je pre kao 280 miliona kopija istih dvaju kratkih videa, nego kao jedinstvena zbirka snimaka.
Dodatni dokaz da se genom može ogromno sabiti daje Džordž Čerč, genetičar sa Harvarda, citiran u MIT Technology Review. Prema njemu, kada bi se čuvale samo razlike između novosekvenciranog genoma i referentnog, ta informacija mogla bi da stane u svega četiri megabajta, što je veličina prosečnog priloga u elektronskoj pošti.
Šta radi mejoza
Odakle onda razlike među ćelijama? Odgovor je u mejozi, posebnoj deobi kojom nastaju polne ćelije. Mejoza ne stvara svaki put potpuno novi genom, već meša nasleđeni DNK u različite kombinacije, i to na dva načina.
Prvi je nasumično raspoređivanje hromozoma: od 23 para, svaka polna ćelija dobija po jedan član para, a budući da su mogućnosti nezavisne, samo tim mehanizmom moguće je 2 na 23. stepen, odnosno 8.388.608 različitih kombinacija. Drugi je prekrštanje, odnosno razmena delova između očevih i majčinih hromozoma, koja se kod ljudi dešava dva do tri puta po paru hromozoma. Zahvaljujući tome ukupan broj mogućih kombinacija postaje astronomski veći.
Kada se spoje dve polne ćelije, broj mogućih kombinacija hromozoma iznosi 2 na 46. stepen, oko 70 biliona, i to bez uračunavanja prekrštanja. Zato su braća i sestre sa istim roditeljima slični, ali nikad identični.
Šta ova računica kaže, a šta ne
Poređenje sa megabajtima korisno je jer pokazuje koliko je informacije spakovano u prostor mnogo manji od zrna prašine. Ali nije dokaz da u spermi leži zbirka filmova, fotografija ili datoteka, niti da je „kapacitet“ tih ćelija jednak kapacitetu serverskih hala. Nazivati to bibliotekom isto je kao nazivati knjigu u milion istih primeraka milionom različitih knjiga.
Najsvežiji naučni rezultati, poput potpunog genoma iz 2022, samo potvrđuju da je ljudski genom ogroman, ali i izuzetno ponovljiv.
Komentari (0)